最强大X射线激光器LCLS继升级后完成首次发射

发布时间: 2020-07-20 14:48:46   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

 

近期,科学家们升级了美国斯坦福国家加速器实验室的直线加速器相干光源(LCLSX 射线激光器——世界上最强大的X射线激光器,并获得了第一束光。直线加速器相干光源(LCLS)通过强烈的X射线爆炸来拍摄单个原子和分子,现在已经开始第二阶段操作。

LCLS被称为硬X射线自由电子激光器(XFEL),该装置跨越数公里,但却可比以往的任何一台仪器都能更详细地将最小的物体成像。为此,机器加速电子束并引导它们通过一个波动器,波动器是一系列磁铁,形成电子的左右摇摆。在此过程中,它们会释放出X射线,而X射线可被放大并用于各种实验。这些脉冲仅有飞秒长度,所以它们可以捕捉在难以置信的短时间尺度上发生的事件。

.SLAC国家加速器实验室运行的新型波动器

2009年第一次点火以来,LCLS已经被用于病毒成像,重现恒星中心的条件,触发分子级联事件,将水沸腾至怪异的新等离子状态,创造可能会落在像天王星和海王星等行星的“钻石雨”等等。

现在是时候升级了。升级后的LCLS (LCLS-II)可加倍X射线的功率,并输出更多的脉冲。升级前LCLS每秒可输出120X射线脉冲,而ICLS-II可把这个数字提高到每秒100万个脉冲。

想要实现这个目标需要一个全新的波动器。原来的磁铁被移除,由两个由数千个磁铁组成的新系统取代。这将能使电子束扭曲出几吨的力,而与此同时不会让周围的结构移动超过百分之一根头发的宽度。

通过使用这些新的波动系统,科学家们将能比以前更精确地微调磁铁之间的空间,这将允许他们调整产生的X射线的波长。

新系统现在已初见成效。717日,该团队从现有的加速器中发射了一束射线到新的波动器中,其成功地产生了X射线,并且通过对系统进行微调还达到了全X射线激光的性能。

然而这只是LCLS-II的第一步,其余的升级将在未来两年内完成。随着新的波动器,一个全新的加速器也正在建造中。这将使用低温超导技术使电子以几乎光速运动。

在接下来的几个星期里,工作人员将在一系列光学器件上进行测试,这些光学器件将根据需要进行的具体实验来调整X射线。此后,在接下来的6个月里,它将进行80多个这样的实验。其研究的首个目标将会是SARS-CoV-2病毒。

 

 

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